地震破坏供水管网低压水力分析

供水管网遭受地震破坏后会产生渗漏和爆管,在震后的紧急救援和修复阶期,供水管网处于低压带漏损供水状态。根据断开管段的沿程水头损失关系,提出一种在断开管段端点附加扩散器模型模拟断开点漏水,简化了断开管段的建模方法;将压力决定的节点配水量模型加入到水力分析中,避开了低压管网水力分析中的节点负压问题;利用线性搜索与回溯算法控制管网节点非线性方程组的迭代步长,确保了管网低压水力分析的全局收敛性。此方法具有建模简单,计算量小,全局收敛速度快的特点;通过示例计算及结果比较,验证了其有效性。     

基于加权最小二乘法的供水管网节点流量校核

管网水力模型是实现供水系统现代化管理的重要工具,要使水力模型能比较准确地反映管网真实运行状态,达到预期使用目的,其中的参数需要校核。将管网节点流量校核作为优化问题,采用加权最小二乘法逐步迭代求解,与已有研究相比,采用矩阵分析法推导供水管网雅克比矩阵解析式,引入水量分配矩阵聚合节点流量,将欠定问题转化为超定,提高了校核的计算效率和结果的可靠性。采用简单管网阐明了雅克比矩阵的计算、节点流量的聚合及梯度向量的构造,利用实际管网验证了方法的实用性。     

供水水量不足情况下给水管网的水力计算方法

目的 为了解决供水水量不足时管网的水力计算问题．方法考虑节点流量随节点水压的动态变化，提出一种新的管网水力计算方法．结果 用管网算例验证了方法的正确性和使用性．结论 新方法有效地解决了供水水量不足时，管网节点配水量未知情况下的水力计算问题，在计算得到节点水压和管段流量的同时，确定了节点实际配水量．     

城市供水管道失效后果评价模型

为评价城市供水管道发生事故关阀后管网的运行状态,建立了供水管道失效后果评价模型.该模型为二级评价模型,以影响区流量减少情况、非影响区流量减少情况及压力降低情况为3个评价指标;评价模型中所有变量都是节点的属性值,从而易于借助水力模型取值;供水管道失效后果评价模型基于供水管道失效水力模型构建,该水力模型综合运用节点流量初次重分配、节点流量压力驱动自适应调整的方法,并以遗传算法求解.将模型在算例管网中模拟实验,模型应用效果良好,并且根据模型模拟结果,能有效分析管网中阀门布置的合理性及管道担负的角色,可有针对性地提出降低管道失效后果的措施.     

结合夜间最小流量法的减压阀经济效益模型

为了对城市管道漏失进行有效控制,根据压力驱动漏失水力模型结合夜间最小流量法,确定管网节点的漏失系数,建立考虑压力引起漏失量的改良水力模型——减压阀经济效益模型.该模型使用遗传算法进行求解,以管道漏失量最小化为目标函数,以减压阀最大安装数量、节点压力流量方程、最大允许漏失率为约束条件,求出减压阀安装数量及安装位置,再从所有可行解里面选择一组花费最小的解作为最优解.并以HJ分区为例详细讨论减压阀经济效益模型的求解过程,对实际的管道漏失控制具有指导意义.     

基于遗传算法的供水管网反问题漏失定位

为有效减少城市供水管网漏失,快速、准确确定漏失点的位置及漏失水量,进而实现管网漏失的实时诊断,提出了基于遗传算法的供水管网反问题漏失定位方法.在构建基于反问题分析的微观基础水力模型的基础上,通过对管网漏失量与压力变化的相关性分析,以漏失点所在管网中的位置及漏失点相应的漏失水量为变量,以漏失发生时管网压力监测点的监测值与模拟值的差值最小为目标,建立了基于遗传算法的供水管网反问题漏失定位模型.通过3种工况下的漏失模拟计算,结果表明:所建立的反问题漏失定位模型可以有效地定位漏失点并优化预测漏失水量,可合理高效地制定漏失点检测与定位方案.     

基于分区计量系统的供水管网模型流量分配方法研究

节点流量作为供水管网建模的重要参数,其分配结果直接影响供水模型准确性。针对目前常规节点流量分配方法准确性不足及工作强度大的问题,提出了基于分区计量系统的供水管网节点流量分配方法。该分配方法中的节点流量是居民用户节点流量、其他工商户节点流量和产销差节点流量之和。居民节点流量通过DMA边界五级表数据确定;其他工商户节点流量通过终端六级远传表数据确定;产销差节点流量,以二级分区为单位,在区域内沿线流量均分后折算。该方法运用于H市供水管网水力建模项目,模型校核结果：测压点水压的实测记录值与模拟值之差分别为100%≤(±4)mH₂O;85.83%≤(±2)mH₂O;55.18%≤(±1)mH₂O;23.15%≤(±0.5)mH₂O,提高了模型精度。     

基于图论的环状管网慢变流的计算研究

管网负荷变动的水力过程可以抽象成非恒定流中的慢变流进行研究,这是大量管网运行中的现实现象.对基于图论的环状管网慢变流模型进行分析,利用矩阵论导出了采用链支流量矩阵计算慢变流过程的解析表达式,并在此基础上得到了适于数值模拟的离散求解模型.通过实际算例计算了管段流量和节点水头等水力要素随时间的演化过程.慢变流理论不仅对分析管网系统的水力工况有很大作用,还由于其时间过程所包含的丰富信息使其在管网的水力摩阻识别及漏失故障诊断中具有重要意义.由于引入链支流量矩阵作为因变量,在很大程度上简化了定量计算,将会非常有利于对上述系统识别问题的搜索求解.     

地震导致渗漏的供水管网水力模拟

为研究地震导致渗漏的供水管网的水力特性,引入日本水道协会提出的震害计算式,改进地震导致的供水管网渗漏的计算方法,构建地震导致渗漏的供水管网水力模型。提出适用于低压供水管网“分步迭代”的水力计算方法,实现对不同地震烈度下供水管网的漏损量、节点压力及流量的定量分析。基于EPANET软件,对举例供水管网应用所构建的模型和“分步迭代”水力计算方法,预测了其在不同地震烈度下的水力状态。预测结果表明,构建的模型能合理描述震损管网的水力特性,所提出的方法能避免水力计算时迭代的发散、提高迭代的收敛速度,并可直接应用现有商业软件求解。     

结合图论的供水管网PMA分区方法

供水管网压力分区(PMA)以压力调控为主,兼顾区域计量,可有效地控制城市管网漏失,为此,提出结合图论的PMA分区方法,首先运用自适应AP聚类算法结合经济性计算对供水管网进行初步分区,确定分区数目;然后运用迪杰斯特拉(Dijkstra)算法计算各个聚类中心点到水源的最短路径,确定各个分区的供水管段;建立分区边界优化模型,运用模拟退火算法求解该模型;最后结合人工经验对部分分区进行适当合并,形成最终方案并运用于Y市供水管网实例,取得良好结果.该种分区方法是以计算机算法为主体并结合人工经验,很大程度降低分区的工作量,并且比传统的人工试错分区具有更大的搜索空间,可用于指导实际供水管网的PMA分区.     

供水塑料管道漏失模型及相机压力管理应用

为了精确模拟城市供水塑料管道的物理漏失流量,基于塑料材质黏弹性理论中漏口面积随压力延时变化的机制与孔口出流模型,构建与管道材质、管道内压力、漏口面积和时间有关的供水塑料管道漏失模型.仿照经济学领域中的相机调控,提出相机压力管理方法,以选择更合适的调压策略,实现更精细化的压力管理.采用MATLAB编写粒子群优化算法,调用EPANET 2.2压力驱动水力分析功能,求解供水塑料管道漏失模型,得到各时刻减压阀后压力最优设定值,制定相机调压策略.分别使用传统压力管理方案和相机压力管理方案,在南方沿海某小区进行压力管理实验.研究结果表明,在使用相机压力管理方案后,漏损率降幅为56.0%,效果优于传统压力管理方案,验证了基于供水塑料管道漏失模型制定相机压力管理策略的合理性和可行性.     

热水集中供热管网泄漏故障诊断模型

为了降低热水集中供热管网泄漏故障率及提高故障点检测效率,应用网络图论理论,建立管网节点泄漏水力工况计算模型。该模型采用供热管网平面拓扑结构,能够对管网节点泄漏工况进行模拟与预测。针对模拟管网水泵定扬程运行方式,分析供回水干管不同泄漏节点、不同泄漏量对管网水力工况的影响。结果发现：供水干管发生泄漏,会导致用户压差及流量减小;而回水干管发生泄漏,则增大。无论供水或回水干管,泄漏点之前各用户离泄漏点越近,变化程度越大;泄漏点之后各用户变化程度相同,且均大于泄漏点之前各用户。     

Calculation of the Water Distribution Networks Based on the Theory of Slow Transient Flow

Urban water supply network is a modern urban survival and development of the infrastructure of a city, and its normal running conditions have important significance. The actual hydraulic process in the variable- load water distribution networks can be treated as the slow transient flow which belongs to the unsteady flow. This paper analyzes the multi-loops network slow transient model based on graph theory, and the link flow matrix is treated as the variables of the discrete solution model to simulate the process of the slow transient flow in the network. With the simulation of hydraulic regime in an actual pipe network, the changing laws of the flow in the pipes, nodal hydraulic heads and other hydraulic factors with the passage of time are obtained. Since the transient processes offer much more information than a steady process, the slow transient theory is not only practical on analyzing the hydraulic condition of the network, but also on identifying hydraulic resistance coefficients of pipes and detecting the leakage in networks.     

供水系统直接优化调度遗传算法求解模型研究

针对目前我国完全采用微观模型的方法难以满足供水系统优化调度的要求的现实，以测压点压力
宏观模型、水源供水量和水源供水水头之间的关系模型替代复杂的管网水力平衡方程，并以每一泵站每
时段应有水泵运行求得的出水量和管网求得的需水量相等的条件,建立了大型供水系统的多目标混合离散
变量的直接优化调度模型.利用遗传算法对直接优化调度模型进行求解，提出了对各种约束条件处理的方
法;针对遗传算法容易早熟等的不足，提出将遗传算法和模拟退火技术相结合，并采用自适应交叉和变异
率的解决方法.算例计算表明，该算法具有较强的适用性.     

供水管网地震漏损蒙特卡洛模拟分析

为研究供水管网在不同地震烈度下的漏损情况和水力特性,基于管道地震破坏评估模型和概率分析方法,对不同地震烈度下管线的破坏概率和渗漏状态进行了计算分析,引入折减系数对管段抗震可靠度分析方法进行改进,并与传统计算方法比较,验证了其合理性。发展了Monte Carlo模拟技术在供水管网流分析方面的应用,并考虑带渗漏和爆管两种出流方式。编制程序对一大型管网进行了模拟分析,给出了震后带漏损情况下管网的漏失率和破坏情况,结果与实际地震灾害情况相符。     

城市供水管网仿真模拟分析平台的开发与应用

针对人们对城市供水安全性要求日益提高、供水系统的规模不断扩大、复杂性随之提高等问题,对城市供水管网仿真建模与软件开发技术进行了系统研究．首先,对供水管网参数测试分析技术进行研究,较为准确地掌握了整个供水管网的用水量负荷、用户用水模式及变化规律、压力分布规律及主要供水管段的实际过流能力等状况,建立供水管网仿真模拟数据库．在此基础上,以供水管网科学合理运行、保障供水水质等为目标,结合供水管网在线监测技术,以某城市开放式区域供水管网为例,建立了该区域供水管网微观水力模型,并开发了城市供水管网仿真模拟分析平台．该平台具有良好的扩展性及实用性,目前正在某城市进行应用．     

银川市供水管网水力数学模型的建立及应用

根据水力学和数学原理,利用现代化的信息技术建立与实际运行管网系统特征相符的供水管网水力模型．该模型能够对现有管网的水力运行状态进行多工况模拟,对供水管网改建、扩建方案的合理性进行评价,为银川市供水管网的运营、管理提供参考．实践证明,该系统对银川市自来水总公司的管网运行管理起到积极作用,是解决目前银川市供水系统中突出问题的根本方法,也是该公司科学化管理的必行之路,是实现节能降耗的有效途径．     

异程布置的冷冻水系统管网水力特性计算方法

大型中央空调冷冻水系统管网水力特性精确计算是研究其优化设计和运行的必要条件,简化模型因计算误差大而无法应用于大型管网拓扑结构的水力计算。以异程布置的冷冻水系统为研究对象,在充分考虑末端支路温度调节阀调节特性的基础上,建立了管网水力特性精确数学模型,提出了虚拟流量的计算机逻辑算法。以10个AHU支路的异程式管网为仿真计算对象,计算该管网最小供回水压差以及不同供回水压差条件下的各支路温度调节阀开度和实际流量,计算结果符合异程式管网存在较大压力不平衡的固有特性。该计算方法能够确保计算收敛,实现了利用一个逻辑程序计算管网各种水力特性,为异程式管网水力特性研究提供了参考价值。